晶圓鍵合方法以及晶圓鍵合結構的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種晶圓鍵合方法以及晶圓鍵合結構，晶圓鍵合方法包括：提供第一襯底、第二襯底；形成第一介質層、第二介質層、第一導電結構、第二導電結構、第一頂層介質層、第一頂層導電結構、第二頂層介質層、第二頂層導電結構；使第一晶圓與第二晶圓鍵合。晶圓鍵合結構包括：第一襯底、第二襯底、第一介質層、第二介質層、第一導電結構、第二導電結構、第一頂層介質層、第二頂層介質層、第一頂層導電結構和第二頂層導電結構。本發明的有益效果在于簡化了整個工藝的復雜程度，提升了生產效率，降低了生產成本；同時，簡化了工藝步驟也意味著增加了工藝流程的可靠性。
【專利說明】
晶圓鍵合方法以及晶圓鍵合結構
技術領域
[0001]本發明涉及半導體領域，具體涉及一種晶圓鍵合方法以及晶圓鍵合結構。
【背景技術】
[0002]封裝技術為半導體制造領域的常用技術，其中包括以芯片層疊為代表的三維封裝(3D Package)。三維立體封裝包括封裝層疊的三維封裝、芯片層疊的三維封裝以及以3D IC技術為背景的晶圓層疊三維封裝。
[0003]但是，現有的晶圓層疊三維封裝技術仍然較為復雜。因此，如何改善這種封裝方式的可靠性，盡力簡化工藝難度成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

【發明內容】

[0004]本發明解決的問題是提供一種晶圓鍵合方法以及晶圓鍵合結構，以盡量簡化晶圓結合工藝的復雜程度，提升生產效率。
[0005]為解決上述問題，本發明提供一種晶圓鍵合方法，用于將第一晶圓和第二晶圓相互鍵合；所述晶圓鍵合方法包括:
[0006]分別提供第一晶圓和第二晶圓，所述第一晶圓具有形成有第一襯底的正面，所述第二晶圓具有形成有第二襯底的正面；
[0007]分別在所述第一襯底上形成第一介質層、在第二襯底上形成第二介質層；
[0008]在所述第一介質層中形成與第一襯底相接觸的第一導電結構，在所述第二介質層中形成與第二襯底相接觸的第二導電結構；
[0009]在所述第一介質層以及第一導電結構上形成第一頂層介質層，并在所述第一頂層介質層中形成與所述第一導電結構接觸的第一頂層導電結構，并使所述第一頂層導電結構從所述第一頂層介質層的表面露出；
[0010]在第二介質層以及第二導電結構上形成第二頂層介質層，并在所述第二頂層介質層中形成與所述第二導電結構接觸的第二頂層導電結構；
[0011]使位于第一晶圓正面的第一頂層導電結構與位于第二晶圓正面的第二頂層導電結構相互鍵合。
[0012]可選的，形成第一導電結構的步驟包括:
[0013]在所述第一介質層中形成第一導電插塞；
[0014]在所述第一介質層中的第一導電插塞上形成與所述第一導電插塞電連接的第一導電線；
[0015]形成的第一頂層導電結構的步驟包括:
[0016]形成與所述第一導電線相接觸的第一頂層導電結構。
[0017]可選的，形成第二導電結構的步驟包括:
[0018]在所述第二介質層中形成第二導電插塞；
[0019]在所述第二介質層中的第二導電插塞上形成與所述第二導電插塞電連接的第二導電線；
[0020]形成第二頂層導電結構的步驟包括:
[0021 ] 形成與所述第二導電線相接觸的第二頂層導電結構。
[0022]可選的，所述第一導電結構和第二導電結構的材料均為銅。
[0023]可選的，第一頂層介質層和第二頂層介質層的材料均為氮化娃。
[0024]可選的，形成第一頂層導電結構的步驟包括:
[0025]在所述第一頂層介質層中形成開口 ；
[0026]在所述第一頂層介質層的開口中填充第一頂層導電結構材料層，所述第一頂層導電結構材料層還覆蓋于第一頂層介質層表面；
[0027]去除部分第一頂層導電結構材料層，使剩余的第一頂層導電結構材料層與所述第一頂層介質層表面齊平，以形成所述第一頂層導電結構。
[0028]可選的，形成第一頂層導電結構的步驟還包括:去除部分厚度的第一頂層介質層，以使剩余的第一頂層介質層的表面低于所述第一頂層導電結構的表面。
[0029]可選的，所述第一頂層導電結構和第二頂層導電結構的材料為銅。
[0030]可選的，形成第二頂層介質層的步驟包括:
[0031 ] 形成與所述第二介質層材料相同的第二頂層介質層。
[0032]可選的，形成第二頂層導電結構的步驟包括:
[0033]在所述第二頂層介質層中形成開口 ；
[0034]在所述第二頂層介質層的開口中填充第二頂層導電結構材料層，所述第二頂層導電結構材料層還覆蓋于第二頂層介質層表面；
[0035]去除部分第二頂層導電結構材料層，使剩余的第二頂層導電結構材料層與所述第二頂層介質層表面齊平。
[0036]可選的，形成第二頂層導電結構的步驟還包括:
[0037]形成表面凹陷的第二頂層導電結構。
[0038]可選的，形成表面凹陷的第二頂層導電結構的步驟包括:
[0039]在所述第二頂層介質層上形成露出第二頂層導電結構的掩模；
[0040]采用濕法刻蝕以去除部分第二頂層導電結構，以使所述第二頂層導電結構的表面凹陷；
[0041]去除所述掩模。
[0042]此外，本發明還提供一種晶圓鍵合結構，包括:
[0043]第一晶圓，所述第一晶圓具有形成有第一襯底的正面，
[0044]和所述第一晶圓相互鍵合的第二晶圓，所述第二晶圓具有形成有第二襯底的正面；
[0045]位于所述第一襯底上的第一介質層和位于第二襯底上第二介質層；
[0046]位于所述第一介質層中的第一導電結構和位于所述介質層中的第二導電結構；
[0047]位于述第一介質層的第一頂層介質層和位于所述第二介質層上的第二頂層介質層；
[0048]形成在所述第一頂層介質層中且與所述第一導電結構接接觸的第一頂層導電結構，所述第一頂層導電結構從所述第一頂層介質層的表面露出；
[0049]形成在所述第二頂層介質層中，且與所述第二導電結構接接觸的第二頂層導電結構。
[0050]可選的，所述第一導電結構包括:
[0051]形成于所述第一介質層中的第一導電插塞；
[0052]形成于所述第一介質層中第一導電插塞上的第一導電線，所述第一導電線與所述第一導電插塞電連接；
[0053]所述第一頂層導電結構與所述第一導電線相接觸。
[0054]可選的，所述第二導電結構包括:
[0055]形成于第二介質層中的第二導電插塞；
[0056]形成于所述第二介質層中、第二導電插塞上的第二導電線，所述第二導電線與所述第二導電插塞電連接；
[0057]所述第二頂層導電結構與所述第二導電線接觸。
[0058]可選的，所述第一導電結構、第二導電結構、第一頂層導電結構和所述第二頂層導電結構的材料均為銅。
[0059]可選的，所述第一頂層介質層的材料為氮化娃。
[0060]可選的，第二頂層介質層的材料與所述第二介質層的材料相同。
[0061]可選的，所述第一頂層導電結構的表面高于所述第一頂層介質層的表面。
[0062]可選的，所述第二頂層導電結構的表面為凹陷結構。
[0063]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0064]本發明分別在第一晶圓以及第二晶圓中分別形成第一導電結構以及第二導電結構，然后在第一晶圓的第一導電結構上形成第一頂層導電結構，在第二晶圓的第二導電結構上形成第二頂層導電結構，然后將第一晶圓的第一頂層導電結構與第二晶圓正面的第二頂層導電結構相互鍵合，進而將第一晶圓和第二晶圓鍵合，與現有技術中形成頂層導電結構之前形成多層層間互連結構的方法相比，節省了形成其他互連結構的步驟，這在一定程度上簡化了工藝步驟(節省了形成其他互連結構的步驟)，進而簡化了整個工藝的復雜程度，提升了生產效率，降低了生產成本；同時，簡化了工藝步驟也意味著增加了工藝流程的可靠性。
【附圖說明】
[0065]圖1至圖19是本發明晶圓鍵合方法一實施例各個步驟的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0066]在現有的鍵合晶圓的工藝中，在制作兩片需相互鍵合的晶圓的步驟之前，各片晶圓中往往需要形成很多層互連結構，這么做是為了和現有的常規流程相配合。但是，將兩片晶圓鍵合實際并不需要制作多層互連結構，這么做會使整個工藝變得復雜繁瑣，并且將整個生產效率變低，并且，由于工藝流程復雜，工藝的可靠性也會變低，可靠性低的工藝會影響形成的產品的質量。
[0067]因此，本發明提供一種鍵合晶圓的方法，用于將第一晶圓的正面和第二晶圓的正面相互鍵合；所述方法包括以下步驟:
[0068]分別提供第一晶圓和第二晶圓，所述第一晶圓具有形成有第一襯底的正面，所述第二晶圓具有形成有第二襯底的正面；分別在所述第一襯底上形成第一介質層、在第二襯底上形成第二介質層；在所述第一介質層中形成與第一襯底相接觸的第一導電結構，在所述第二介質層中形成與第二襯底相接觸的第二導電結構；在所述第一介質層以及第一導電結構上形成第一頂層介質層，并在所述第一頂層介質層中形成與所述第一導電結構接觸的第一頂層導電結構，并使所述第一頂層導電結構從所述第一頂層介質層的表面露出；在第二介質層以及第二導電結構上形成第二頂層介質層，并在所述第二頂層介質層中形成與所述第二導電結構接觸的第二頂層導電結構；使位于第一晶圓正面的第一頂層導電結構與位于第二晶圓正面的第二頂層導電結構相互鍵合。
[0069]本發明直接在第一晶圓的第一導電結構上形成第一頂層導電結構，在第二晶圓的第二導電結構上形成第二頂層導電結構，然后將第一晶圓和第二晶圓鍵合，與現有技術中形成頂層導電結構之前形成多層層間互連結構的方法相比，本發明直接分別在第一導電結構以及第二導電結構上分別形成用于鍵合的第一頂層導電結構和第二頂層導電結構，相對節省了形成其他互連結構的步驟，這在一定程度上簡化了工藝步驟(節省了形成其他互連結構的步驟)，進而簡化了整個工藝的復雜程度，提升了生產效率，降低了生產成本；同時，簡化了工藝步驟也意味著增加了工藝流程的可靠性，進而可以使得到的產品質量增加。
[0070]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
[0071]參考圖1至圖19，為本發明晶圓鍵合方法在本實施例中各個步驟的結構示意圖。為了方便描述，圖1至圖8表不形成第一晶圓A的不意圖，圖9至圖18表不形成第一■晶圓B的不意圖，圖19為第一晶圓A和第一■晶圓B鍵合后的結構不意圖。
[0072]需要說明的是，雖然按照附圖順序依次說明第一晶圓A和第二晶圓B，但這并不代表必須先形成第一晶圓A的各個部件然后在形成第二晶圓B的各個部件，它們的形成步驟的順序可以互換，也就是說也可以先形成第二晶圓B的各個部件；或者，第一晶圓A、第二晶圓B各個部件的形成同時進行，本發明對此不作限定。
[0073]同時，本實施例以鍵合形成CMOS圖像傳感器(CMOS Image sensor，CIS)為例進行說明。但是本領域技術人員應當了解，本發明提供的晶圓鍵合方法并不僅限于形成CMOS圖像傳感器，其他需要晶圓鍵合的工藝同樣適用本發明。
[0074]首先參考圖1，提供第一晶圓A，并在所述第一晶圓A具有形成有第一襯底50的正面。所述第一襯底50中可以形成有諸如源極、漏極和柵極等基本晶體管部件。第一襯底50表面形成有導電結構51，用于與后續形成的第一導電結構接觸以實現電連接。
[0075]然后，在所述第一襯底50 (以及導電結構51)上形成第一介質層100，所述第一介質層100用于作為后續形成的第一導電結構的絕緣介質。
[0076]在本實施例中，所述第一介質層100可以采用二氧化硅作為材料。但是本發明對此并不作限定。
[0077]在這之后，在所述第一介質層100中形成與第一襯底50相接觸的第一導電結構。在本實施例中，可以采用雙大馬士革的方式形成所述第一導電結構:
[0078]首先參考圖2，在所述第一介質層100中形成若干對應于導電結構51的通孔(via) 101，所述通孔101將所述導電結構51露出。所述第一導電結構的至少一部分將形成于所述通孔101中以形成第一導電插塞。
[0079]然后參考圖3，繼續對所述第一介質層100對應于通孔101的位置進行刻蝕，以在所述通孔101上繼續形成溝槽(trench) 102，后續步驟中將在所述溝槽102中形成第一導電線。
[0080]結合參考圖4，在所述階梯狀的通孔101以及溝槽102中形成表面與所述第一介質層100齊平的第一導電結構110。所述第一導電結構110通過與導電結構51電連接進而與第一襯底50中的晶體管連接。
[0081]具體來說，可以先在所述通孔101、溝槽102中以及第一介質層100表面形成第一導電結構材料，然后采用平坦化工藝去除位于第一介質層100表面的第一導電結構材料，剩余的位于階梯狀的通孔101中的第一導電結構材料便成為所述第一導電插塞，位于溝槽102中的第一導電結構材料成為第一導電線，所述第一導電插塞和第一導電線電連接，并共同構成本實施例的第一導電結構110。
[0082]在本實施例中形成銅材料的第一導電結構110。但是本發明對此不作限定，其他導電材料(例如鋁)也可作為第一導電結構110的材料。
[0083]具體的，可以采用電化學鍍(Electro chemical plating, ECP)的方式形成銅材料的第一導電結構110。但是本發明對采用何種方法形成所述第一導電結構110不作限定。
[0084]參考圖5，在形成所述第一導電結構110之后，在所述第一介質層100以及第一導電結構110上形成第一頂層介質層200。在后續步驟中，所述第一頂層介質層200中將形成第一頂層導電結構。
[0085]與現有技術中形成頂層導電結構之前形成多層層間互連結構的方法相比，本發明直接在第一導電結構110上形成第一頂層導電結構，后續的步驟中第一晶圓A將通過第一頂層導電結構直接與第二晶圓鍵合，不需要形成其他互連結構，這在一定程度上簡化了工藝步驟(節省了形成其他互連結構的步驟)，簡化了整個工藝的復雜程度，提升了生產效率，在實際生產時，縮短了生產周期的耗時。由于節省了形成其它互連結構的步驟，因此降低了生產成本；同時，簡化了工藝步驟也意味著增加了工藝流程的可靠性，進而可以使得到的產品質量增加。
[0086]在本實施例中，可以形成氮化硅材料的第一頂層介質層200。氮化硅與本實施例中二氧化硅材料的第一介質層100之間有較大的刻蝕選擇比，在后續刻蝕第一頂層介質層200時，不容易影響到第一介質層100。
[0087]并且，所述氮化硅材料的第一頂層介質層200還可以起到阻擋第一導電結構110以及后續形成的第一頂層導電結構中的材料擴散的作用，并且，所述第一頂層介質層200在后續第一晶圓A與第二晶圓鍵合時也可以起到阻擋第二晶圓中的第二導電結構以及第二頂層導電結構材料擴散的作用。
[0088]結合參考圖6，在所述第一頂層介質層200中形成對應于第一導電結構110位置的開口 201，所述開口 201將所述第一導電結構110露出(具體來說，在本實施例中是將第一導電結構110的第一導電線露出)，后續的第一頂層導電結構將形成于所述開口 201中，并與所述第一導電結構110接觸以實現電連接。
[0089]參考圖7，在形成開口 201后，在所述開口 201中以及第一頂層介質層200表面形成所述第一頂層導電結構材料層。
[0090]通過平坦化工藝去除位于第一頂層介質層200表面的部分第一頂層導電結構材料層，剩余的位于開口 201中的第一頂層導電結構材料層與第一頂層介質層200表面齊平，以形成所述第一頂層導電結構210。所述第一頂層導電結構210與所述第一導電線相接觸，且從所述第一頂層介質層200的表面露出，用于與第二晶圓的第二頂層導電結構鍵合以實現第一晶圓A和第二晶圓之間的鍵合。
[0091]在本實施例中，可以形成銅材料的第一頂層導電結構210。但是本發明對此不作限定，其他導電材料(例如鋁)也可作為第一頂層導電結構210的材料。
[0092]具體的，可以采用電化學鍍(Electro chemical plating, ECP)的方式形成銅材料的第一頂層導電結構210。但是本發明對采用何種方法形成所述第一頂層導電結構210不作限定。
[0093]參考圖8，為了方便第一頂層導電結構210與后續形成的第二頂層導電結構鍵合，在本實施例中，形成所述第一頂層導電結構210之后，還包括以下步驟:
[0094]去除部分厚度的第一頂層介質層200，以使所述第一頂層導電結構210的表面高于剩余的第一頂層介質層200的表面。
[0095]接下來將對形成第二晶圓B進行說明:
[0096]首先參考圖9，提供第二晶圓B，所述第二晶圓B具有形成有第二襯底50'的正面。所述第二襯底50'中可以形成有諸如源極、漏極和柵極等基本晶體管部件。第二襯底50'表面形成有導電結構51'，用于與后續形成的第二導電結構接觸以實現電連接。
[0097]繼續參考圖9，與第一晶圓A—樣，然后，在所述第二襯底50' (以及導電結構51')上形成第二介質層100'，所述第二介質層100'用于作為后續形成的第二導電結構的絕緣介質。
[0098]在本實施例中，所述第二介質層100'可以采用二氧化硅作為材料。但是本發明對此并不作限定。
[0099]在這之后，在所述第二介質層100'中形成與第二襯底50'相接觸的第二導電結構。在本實施例中，可以采用雙大馬士革的方式形成所述第二導電結構:
[0100]首先參考圖10，在所述第二介質層100'中形成若干對應于導電結構51'的通孔(via) 101'，所述通孔101'將所述導電結構51'露出。所述第二導電結構的至少一部分將形成于所述通孔101'中以形成第二導電插塞。
[0101]然后參考圖11，繼續對所述第二介質層100'對應于通孔101'的位置進行刻蝕，以在所述通孔101'上繼續形成溝槽(trench) 102'，后續步驟中將在所述溝槽102'中形成第二導電線。
[0102]結合參考圖12，在所述階梯狀的通孔101'以及溝槽102'中形成表面與所述第二介質層100'齊平的第二導電結構110'。所述第二導電結構110'通過與導電結構51'電連接進而與第二襯底50'中的晶體管連接。
[0103]具體來說，與第一晶圓A—樣，可以先在所述通孔101'、溝槽102'中以及第二介質層100'表面形成第二導電結構材料，然后采用平坦化工藝去除位于第二介質層100'表面的第二導電結構材料，剩余的位于階梯狀的通孔101中的第二導電結構材料便成為所述第二導電插塞，位于溝槽102'中的第二導電結構材料成為第二導電線，所述第二導電插塞和第二導電線電連接，并共同構成本實施例的第二導電結構110'。
[0104]在本實施例中形成銅材料的第二導電結構110'。但是本發明對此不作限定，其他導電材料(例如鋁)也可作為第二導電結構110'的材料。
[0105]具體的，可以采用電化學鍍(Electro chemical plating, ECP)的方式形成銅材料的第二導電結構110'。但是本發明對采用何種方法形成所述第二導電結構110'不作限定。
[0106]參考圖13，在這之后，在所述第二介質層100'以及第二導電結構110'上形成第二頂層介質層200'。所述第二頂層介質層200'中將形成第二頂層導電結構。與現有技術中形成頂層導電結構之前形成多層層間互連結構的方法相比，本發明直接在第二導電結構110'上形成第二頂層導電結構，后續的步驟中第二晶圓B將通過第二頂層導電結構直接與第一晶圓A鍵合，不需要形成其他互連結構，這在一定程度上簡化了工藝步驟(節省了形成其他互連結構的步驟)，簡化了整個工藝的復雜程度，提升了生產效率并降低了生產成本；同時，簡化了工藝步驟也意味著增加了工藝流程的可靠性，進而可以使得到的產品質量增加。
[0107]在本實施例中，所述第二頂層介質層200'可以采用與所述第二介質層100'相同的二氧化硅作為材料。但是本發明對此不作不限定。
[0108]結合參考圖14，在所述第二頂層介質層200'中形成對應于第二導電結構110'位置的開口 201'，所述開口將所述第二導電結構110'露出(具體來說，在本實施例中是將第二導電結構110'的第二導電線露出)，后續的第二頂層導電結構將形成于所述開口 201'中，并與所述第二導電結構110'相接觸以實現電連接。
[0109]參考圖15，在形成開口 201'后，在所述開口 201'中以及第二頂層介質層200'表面形成所述第二頂層導電結構材料層。
[0110]然后，參考圖16，通過平坦化工藝去除位于第二頂層介質層200'表面的部分第二頂層導電結構材料層，剩余的位于開口 201'中的第二頂層導電結構材料層與第二頂層介質層200'表面齊平，以形成所述第二頂層導電結構210'。所述第二頂層導電結構210'與所述第二導電線相接觸，且從所述第二頂層介質層200'的表面露出，用于與第一晶圓A的第一頂層導電結構210鍵合以實現第二晶圓B和第一晶圓A之間的鍵合。
[0111]在本實施例中，可以形成銅材料的第二頂層導電結構210'。但是本發明對此不作限定，其他導電材料(例如鋁)也可作為第二頂層導電結構210'的材料。
[0112]具體的，可以采用電化學鍍(Electro chemical plating, ECP)的方式形成銅材料的第二頂層導電結構210'。但是本發明對采用何種方法形成所述第二頂層導電結構210'不作限定。
[0113]參考圖17和圖18，為了方便所述第二頂層導電結構210'與第一頂層導電結構210鍵合，在本實施例中，形成所述第二頂層導電結構210'的步驟之后，本實施例還包括以下步驟:
[0114]使所述第二頂層導電結構210'的表面凹陷，這樣有利于與高于剩余的第一頂層介質層200的表面的第一頂層導電結構210對齊并鍵合。
[0115]具體的，可以采用以下方式使第二頂層導電結構210'的表面凹陷211':
[0116]在所述第二頂層介質層200'上形成露出第二頂層導電結構210'的掩模20' ;
[0117]采用濕法刻蝕以去除部分第二頂層導電結構210'，以使所述第二頂層導電結構210'的表面產生凹陷211' ；
[0118]去除所述掩模20' (圖中未示出)。
[0119]在這之后，參考圖19，為第一晶圓A和第二晶圓B之間鍵合的結構示意圖。在本實施例中，可以通過對第一晶圓A和第二晶圓B加溫加壓的方式，使第一頂層導電結構210與第二頂層導電結構210'的原子相互滲透、擴散或者相互熔融以達到將第一晶圓A和第二晶圓B鍵合的目的。
[0120]此外，參考圖19，本發明還提供一種晶圓鍵合結構，包括:
[0121]第一晶圓A，所述第一晶圓具有形成有第一襯底50的正面，
[0122]和所述第一晶圓相互鍵合的第二晶圓B，所述第二晶圓具有形成有第二襯底50'的正面；
[0123]所述第一襯底50和第二襯底50'中可以形成有諸如源極、漏極和柵極等基本晶體管部件。第一襯底50和第二襯底50'的表面分別形成有導電結構51和導電結構51'，分別用于與后續形成的第一導電結構、第二導電結構相接觸以實現電連接。
[0124]分別位于所述第一襯底50和第二襯底50'上的第一介質層100和第二介質層100' ;所述第一介質層100和第二介質層100'分別用于作為后續形成的第一導電結構和第二導電結構的絕緣介質。
[0125]在本實施例中，所述第一介質層100和第二介質層100'均可以采用二氧化娃作為材料。但是本發明對此并不作限定。
[0126]晶圓鍵合結構還包括:分別形成于所述第一介質層100和第二介質層100'中的第一導電結構110和第二導電結構110' ；
[0127]具體的，所述第一導電結構110包括:
[0128]形成于所述第一介質層100中的第一導電插塞；
[0129]形成于所述第一介質層100中、第一導電插塞上的第一導電線，所述第一導電線與所述第一導電插塞電連接，所述第一導電插塞和第一導電線構成本實施例的第一導電結構 IlOo
[0130]所述第二導電結構110'包括:
[0131]形成于第二介質層100'中的第二導電插塞；
[0132]形成于所述第二介質層100'中、第二導電插塞上的第二導電線，所述第二導電線與所述第二導電插塞電連接，所述第二導電插塞和第二導電線構成本實施例的第二導電結構 110'O
[0133]具體的，在本實施例中，第一導電結構110和第二導電結構110'可以采用銅作為材料。但是本發明對此不作限定，其他導電材料(例如鋁)也可作為第一導電結構110和第二導電結構110'的材料。
[0134]所述晶圓鍵合結構還包括:分別位于述第一介質層100和第二介質層100'上的第一頂層介質層200和第二頂層介質層200' ；
[0135]在本實施例中，所述第一頂層介質層200的材料為氮化硅；所述氮化硅材料的第一頂層介質層200還可以起到阻擋第一導電結構110以及第一頂層導電結構中的材料擴散的作用，并且，所述第一頂層介質層200也可以起到阻擋第二晶圓中的第二導電結構以及第二頂層導電結構材料擴散的作用。
[0136]第二頂層介質層200'的材料與所述第二介質層100'的材料相同。
[0137]晶圓鍵合結構還包括:形成在所述第一頂層介質層200中，且與所述第一導電結構110相接觸(具體為本實施例中的第一導電線)的第一頂層導電結構210，所述第一頂層導電結構210從所述第一頂層介質層200的表面露出；
[0138]在本實施例中，所述第一頂層導電結構210的表面高于所述第一頂層介質層200的表面，這樣可以方便第一頂層導電結構210與第二頂層導電結構210'鍵合；
[0139]晶圓鍵合結構還包括:形成在所述第二頂層介質層200'中，且與所述第二導電結構110' (具體為本實施例中的第二導電線)相接觸的第二頂層導電結構210'。
[0140]在本實施例中，所述第二頂層導電結構210'的表面凹陷，這樣可以方便與高于所述第一頂層介質層200的表面的第一頂層導電結構210對齊并鍵合。
[0141]在本實施例中，所述第一頂層導電結構210和第二頂層導電結構210'的材料均為銅。但是本發明對此不作限定，其他導電材料(例如鋁)也可作為第一頂層導電結構210或第二頂層導電結構210'的材料。
[0142]與現有技術中形成頂層導電結構之前形成多層層間互連結構的方法相比，本發明直接分別在第一導電結構以及第二導電結構上分別形成用于鍵合的第一頂層導電結構和第二頂層導電結構，相對節省了形成其他互連結構的步驟，這在一定程度上簡化了工藝步驟(節省了形成其他互連結構的步驟)，進而簡化了整個工藝的復雜程度，提升了生產效率，在實際生產時，縮短了生產周期的耗時。由于節省了形成其它互連結構的步驟，因此降低了生產成本；同時，簡化了工藝步驟也意味著增加了工藝流程的可靠性，進而可以使得到的產品質量增加。
[0143]需要說明的是，本發明的晶圓鍵合結構可以但不限于通過上述的晶圓鍵合方法得到。
[0144]雖然本發明披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【主權項】
1.一種晶圓鍵合方法，用于將第一晶圓和第二晶圓相互鍵合；其特征在于，所述晶圓鍵合方法包括: 分別提供第一晶圓和第二晶圓，所述第一晶圓具有形成有第一襯底的正面，所述第二晶圓具有形成有第二襯底的正面； 分別在所述第一襯底上形成第一介質層、在第二襯底上形成第二介質層； 在所述第一介質層中形成與第一襯底相接觸的第一導電結構，在所述第二介質層中形成與第二襯底相接觸的第二導電結構； 在所述第一介質層以及第一導電結構上形成第一頂層介質層，并在所述第一頂層介質層中形成與所述第一導電結構接觸的第一頂層導電結構，并使所述第一頂層導電結構從所述第一頂層介質層的表面露出； 在第二介質層以及第二導電結構上形成第二頂層介質層，并在所述第二頂層介質層中形成與所述第二導電結構接觸的第二頂層導電結構； 使位于第一晶圓正面的第一頂層導電結構與位于第二晶圓正面的第二頂層導電結構相互鍵合。2.如權利要求1所述的晶圓鍵合方法，其特征在于，形成第一導電結構的步驟包括: 在所述第一介質層中形成第一導電插塞； 在所述第一介質層中的第一導電插塞上形成與所述第一導電插塞電連接的第一導電線； 形成的第一頂層導電結構的步驟包括: 形成與所述第一導電線相接觸的第一頂層導電結構。3.如權利要求1所述的晶圓鍵合方法，其特征在于，形成第二導電結構的步驟包括: 在所述第二介質層中形成第二導電插塞； 在所述第二介質層中的第二導電插塞上形成與所述第二導電插塞電連接的第二導電線； 形成第二頂層導電結構的步驟包括: 形成與所述第二導電線相接觸的第二頂層導電結構。4.如權利要求1所述的晶圓鍵合方法，其特征在于，所述第一導電結構和第二導電結構的材料均為銅。5.如權利要求1所述的晶圓鍵合方法，其特征在于，第一頂層介質層和第二頂層介質層的材料均為氮化硅。6.如權利要求1所述的晶圓鍵合方法，其特征在于，形成第一頂層導電結構的步驟包括: 在所述第一頂層介質層中形成開口； 在所述第一頂層介質層的開口中填充第一頂層導電結構材料層，所述第一頂層導電結構材料層還覆蓋于第一頂層介質層表面； 去除部分第一頂層導電結構材料層，使剩余的第一頂層導電結構材料層與所述第一頂層介質層表面齊平，以形成所述第一頂層導電結構。7.如權利要求1所述的晶圓鍵合方法，其特征在于，形成第一頂層導電結構的步驟還包括:去除部分厚度的第一頂層介質層，以使剩余的第一頂層介質層的表面低于所述第一頂層導電結構的表面。8.如權利要求1所述的晶圓鍵合方法，其特征在于，所述第一頂層導電結構和第二頂層導電結構的材料為銅。9.如權利要求1所述的晶圓鍵合方法，其特征在于，形成第二頂層介質層的步驟包括: 形成與所述第二介質層材料相同的第二頂層介質層。10.如權利要求1所述的晶圓鍵合方法，其特征在于，形成第二頂層導電結構的步驟包括: 在所述第二頂層介質層中形成開口； 在所述第二頂層介質層的開口中填充第二頂層導電結構材料層，所述第二頂層導電結構材料層還覆蓋于第二頂層介質層表面； 去除部分第二頂層導電結構材料層，使剩余的第二頂層導電結構材料層與所述第二頂層介質層表面齊平。11.如權利要求1所述的晶圓鍵合方法，其特征在于，形成第二頂層導電結構的步驟還包括: 形成表面凹陷的第二頂層導電結構。12.如權利要求11所述的晶圓鍵合方法，其特征在于，形成表面凹陷的第二頂層導電結構的步驟包括: 在所述第二頂層介質層上形成露出第二頂層導電結構的掩模； 采用濕法刻蝕以去除部分第二頂層導電結構，以使所述第二頂層導電結構的表面凹陷； 去除所述掩模。13.—種晶圓鍵合結構，其特征在于，包括: 第一晶圓，所述第一晶圓具有形成有第一襯底的正面， 和所述第一晶圓相互鍵合的第二晶圓，所述第二晶圓具有形成有第二襯底的正面； 位于所述第一襯底上的第一介質層和位于第二襯底上第二介質層； 位于所述第一介質層中的第一導電結構和位于所述介質層中的第二導電結構； 位于述第一介質層的第一頂層介質層和位于所述第二介質層上的第二頂層介質層；形成在所述第一頂層介質層中且與所述第一導電結構接接觸的第一頂層導電結構，所述第一頂層導電結構從所述第一頂層介質層的表面露出； 形成在所述第二頂層介質層中，且與所述第二導電結構接接觸的第二頂層導電結構。14.如權利要求13所述的晶圓鍵合結構，其特征在于，所述第一導電結構包括:形成于所述第一介質層中的第一導電插塞； 形成于所述第一介質層中第一導電插塞上的第一導電線，所述第一導電線與所述第一導電插塞電連接； 所述第一頂層導電結構與所述第一導電線相接觸。15.如權利要求13所述的晶圓鍵合結構，其特征在于，所述第二導電結構包括:形成于第二介質層中的第二導電插塞； 形成于所述第二介質層中、第二導電插塞上的第二導電線，所述第二導電線與所述第二導電插塞電連接； 所述第二頂層導電結構與所述第二導電線接觸。16.如權利要求13所述的晶圓鍵合結構，其特征在于，所述第一導電結構、第二導電結構、第一頂層導電結構和所述第二頂層導電結構的材料均為銅。17.如權利要求13所述的晶圓鍵合結構，其特征在于，所述第一頂層介質層的材料為氮化娃。18.如權利要求13所述的晶圓鍵合結構，其特征在于，第二頂層介質層的材料與所述第二介質層的材料相同。19.如權利要求13所述的晶圓鍵合結構，其特征在于，所述第一頂層導電結構的表面高于所述第一頂層介質層的表面。20.如權利要求13所述的晶圓鍵合結構，其特征在于，所述第二頂層導電結構的表面為凹陷結構。
【文檔編號】H01L21/60GK105826213SQ201510006070
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月6日
【發明人】陳政, 張海芳, 包德君, 王偉
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司